專利名稱：一種光信號的放大和動態(tài)調(diào)整方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光接入網(wǎng)通信領(lǐng)域，尤其涉及一種長距離無源光網(wǎng)絡(luò)中光信號的放大 和動態(tài)調(diào)整方法及裝置。
背景技術(shù)：
無源光網(wǎng)絡(luò)(PON，Passive Optical Network)技術(shù)由于具備低成本、多用戶接 入、超長距離傳輸、高傳輸帶寬等優(yōu)勢，已經(jīng)逐漸取代現(xiàn)有的以銅線為傳輸介質(zhì)的有線接 入網(wǎng)絡(luò)，成為現(xiàn)在主流的寬帶接入網(wǎng)技術(shù)。目前無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要有兩種，即以太網(wǎng) 無源光網(wǎng)絡(luò)(EPON，Ethernet Passive Optical Network)和吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)(GP0N， Gigabit-Capable Passive Optical Network)。這兩種無源光網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍一般為 20km，最大分支比為1 64或1 128。最大傳輸距離和分光比主要受限于PON網(wǎng)絡(luò)的光 功率預(yù)算，而光功率預(yù)算主要由兩方面決定光線路終端(0LT，Optical Line Terminal)以 及光網(wǎng)絡(luò)單元(0NU，Optical Network Unit)中使用的光發(fā)射機(jī)輸出功率和光接收機(jī)靈敏 度，這是由光收發(fā)器件的現(xiàn)有工藝水平所決定的。
隨著寬帶接入用戶的不斷增加，以及寬帶業(yè)務(wù)覆蓋率的不斷擴(kuò)大，下一代的無源 光網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)明確提出了延長傳輸距離和增加分支比的要求。這樣可以大量減少網(wǎng)絡(luò)節(jié)點 數(shù)目，降低網(wǎng)絡(luò)部署和維護(hù)成本。要實現(xiàn)這個目標(biāo)，最簡單可行的方法就是在光分配網(wǎng)絡(luò) (0DN,Optical Distribution Network)的主干光纖上加入中繼放大器，這在下一代無源光 網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中也已明確指出。
無源光網(wǎng)絡(luò)的下行信號是連續(xù)方式，上行信號采用時分復(fù)用(TDMA，Time Division Multiplexing Address)方式。由于不同ONU發(fā)送的上行信號到達(dá)OLT的距離不 同，且不同ONU之間的發(fā)送光功率本身存在差異，因此，OLT接收到的功率電平在各個時隙 是不同的，這稱為“遠(yuǎn)-近問題”，現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定允許不同ONU的上行光功率相差最大可以 達(dá)到15dB。為了正確接收比特流，OLT接收機(jī)必須在每一突發(fā)時隙的開頭調(diào)整判決電平，這 樣的機(jī)制稱為自動增益控制(AGC，Automic Gain Control) 0標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的OLT側(cè)突發(fā)接收 模塊的AGC時間非常短，例如，GPON規(guī)定只有44比特(小于36ns)用于AGC和時鐘同步。 大多數(shù)情況下，不同ONU的信號動態(tài)范圍需要比規(guī)定時間更長的AGC調(diào)整時間。而且下一 代更高速率的PON網(wǎng)絡(luò)會要求更短的AGC時間，因此，這一問題會更加明顯。為了減少增益 調(diào)整范圍，GPON建議采用功率調(diào)整機(jī)制，即OLT指示ONU調(diào)整功率使各ONU到達(dá)OLT的功 率近似相等。雖然通過調(diào)整機(jī)制放寬了對OLT接收機(jī)AGC調(diào)整范圍的要求，但這使ONU硬 件更加復(fù)雜，需要增加OLT與ONU之間的相關(guān)控制協(xié)議。
此外，未來的無源光網(wǎng)絡(luò)會向長距離、多波長復(fù)用方向發(fā)展，下一代無源光網(wǎng)絡(luò)的 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中已經(jīng)提出要在干線光纖鏈路上增加中繼擴(kuò)展單元(Extender Box)，用于對光信 號進(jìn)行波長轉(zhuǎn)換，光放大器的另一個用途就是作為波長轉(zhuǎn)換器件的前置放大器，而波長轉(zhuǎn) 換器件(A0WC，A11 Optical Wavelength Converter) —般都要求入射光功率在一定的范圍 內(nèi)，稱為線形工作區(qū)，如果入射光功率超出了這個范圍，輸出光信號的波形就會產(chǎn)生畸變，或者使輸出消光比劣化，因此，這類光器件應(yīng)用于上行鏈路中時，也希望不同時隙的上行突 發(fā)信號之間的功率差盡量小。發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種光信號的放大和動態(tài)調(diào)整方法及裝 置，以實現(xiàn)對不同ONU的上行突發(fā)信號的放大及輸出功率均衡，減小OLT側(cè)的AGC調(diào)整范圍。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的
本發(fā)明提供了一種光信號的放大和動態(tài)調(diào)整方法，該方法包括
第一分光器按比例從上行突發(fā)的光信號中分出一小部分光信號，經(jīng)第一光探測器 轉(zhuǎn)換為電信號后輸出給高速增益控制電路，并將剩余的光信號輸出給光放大器；所述光放 大器為半導(dǎo)體光放大器S0A，工作模式為自動功率控制APC模式，所述APC工作模式能夠?qū)?突發(fā)信號實現(xiàn)高速響應(yīng)；
所述高速增益控制電路根據(jù)隨上行突發(fā)時隙變化的輸入電信號，動態(tài)調(diào)整加載在 光放大器上的控制信號；
所述光放大器根據(jù)加載的控制信號動態(tài)調(diào)整增益值，使輸出的不同突發(fā)時隙的上 行光信號峰值功率相等，實現(xiàn)輸出功率均衡。
該方法進(jìn)一步包括對所述光放大器輸出的光信號進(jìn)行反饋控制，具體為
第二分光器接收光放大器輸出的光信號，并按與第一分光器相同的比例從所述光 信號中分出一小部分光信號，經(jīng)第二光探測器轉(zhuǎn)換為電信號后輸出給所述高速增益控制電 路；
所述高速增益控制電路根據(jù)第一光探測器和第二光探測器輸出的電信號相對大 小，進(jìn)行APC控制，動態(tài)調(diào)整加載在光放大器上的控制信號。
該方法進(jìn)一步包括所述高速增益控制電路對輸出的控制信號進(jìn)行自發(fā)輻射噪聲 ASE預(yù)補償。
本發(fā)明還提供了一種光信號的放大和動態(tài)調(diào)整方法，該方法包括
第一分光器按比例從上行突發(fā)的光信號中分出一小部分光信號，經(jīng)第一光探測器 轉(zhuǎn)換為電信號后輸出給增益控制電路和高速可變光衰減器VOA控制電路，并將剩余的光信 號輸出給光放大器；所述光放大器為稀土摻雜光纖放大器，工作模式為自動增益控制AGC 模式；
所述高速VOA控制電路根據(jù)隨上行突發(fā)時隙變化的輸入電信號，動態(tài)調(diào)整加載在 高速VOA上的控制信號；
所述高速VOA根據(jù)加載的控制信號動態(tài)調(diào)整衰減值，使輸出的不同突發(fā)時隙的上 行光信號峰值功率相等，實現(xiàn)輸出功率均衡。
該方法進(jìn)一步包括對所述光放大器輸出的光信號進(jìn)行反饋控制，具體為
第二分光器接收光放大器輸出的光信號，并按與第一分光器相同的比例從所述光 信號中分出一小部分光信號，經(jīng)第二光探測器轉(zhuǎn)換為電信號后輸出給所述增益控制電路；
所述增益控制電路根據(jù)第一光探測器和第二光探測器輸出的電信號相對大小，進(jìn) 行AGC控制，動態(tài)調(diào)整加載在光放大器上的控制信號；
所述光放大器根據(jù)增益控制電路輸出的控制信號，動態(tài)調(diào)整增益大小。
該方法進(jìn)一步包括所述增益控制電路對輸出的控制信號進(jìn)行ASE預(yù)補償。
該方法進(jìn)一步包括所述高速VOA在所述第二分光器輸出端，對不同時隙的上行 光信號的衰減值進(jìn)行動態(tài)調(diào)整。
該方法進(jìn)一步包括所述高速VOA在所述光放大器之前，對不同時隙的上行光信 號的衰減值進(jìn)行動態(tài)調(diào)整。
該方法進(jìn)一步包括所述第二光探測器將探測到的放大后波形失真的突發(fā)光信號 轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)比例的電信號輸出給所述高速VOA控制電路，所述高速VOA控制電路根據(jù)隨上 行突發(fā)時隙變化的輸入電信號，動態(tài)調(diào)整加載在高速VOA上的控制信號，使經(jīng)過放大后的 突發(fā)信號波形失真減小。
本發(fā)明還提供了一種光信號的放大和動態(tài)調(diào)整裝置，該裝置包括第一分光器、第 一光探測器、高速增益控制電路和光放大器，其中，所述光放大器為S0A，工作模式為APC模 式；
所述第一分光器，用于按比例從上行突發(fā)的光信號中分出一小部分光信號給所述 第一光探測器，并將剩余的光信號輸出給光放大器；
所述第一光探測器，用于將輸入的上行突發(fā)時隙光信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號后輸 出給所述高速增益控制電路；
所述高速增益控制電路，用于根據(jù)隨上行突發(fā)時隙變化的輸入電信號，動態(tài)調(diào)整 加載在所述光放大器上的控制信號；
所述光放大器，用于根據(jù)加載的控制信號動態(tài)調(diào)整增益值，使輸出的不同突發(fā)時 隙的上行光信號峰值功率相等，實現(xiàn)輸出功率均衡。
該裝置進(jìn)一步包括第二分光器和第二光探測器，其中，
所述第二分光器，用于接收所述光放大器輸出的光信號，并按與第一分光器相同 的比例從所述光信號中分出一小部分光信號輸出給所述第二光探測器；
所述第二光探測器，用于將輸入的光信號轉(zhuǎn)換為電信號后輸出給所述高速增益控 制電路；
相應(yīng)的，所述高速增益控制電路進(jìn)一步用于，根據(jù)第一光探測器和第二光探測器 輸出的電信號相對大小，進(jìn)行APC控制，動態(tài)調(diào)整加載在光放大器上的控制信號。
所述光放大器進(jìn)一步包括增益平坦濾波器，用于使不同波長的輸入光信號實現(xiàn) 增益平坦。
本發(fā)明還提供了一種光信號的放大和動態(tài)調(diào)整裝置，該裝置包括第一分光器、第 一光探測器、增益控制電路、光放大器、高速VOA控制電路和高速V0A，其中，所述光放大器 為稀土摻雜光纖放大器，工作模式為AGC模式；
所述第一分光器，用于按比例從上行突發(fā)的光信號中分出一小部分光信號給所述 第一光探測器，并將剩余的光信號輸出給光放大器；
所述第一光探測器，用于將輸入的上行突發(fā)時隙光信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號后輸 出給所述增益控制電路，或輸出給所述增益控制電路和高速VOA控制電路；
所述增益控制電路，用于對所述光放大器進(jìn)行AGC增益控制；
所述高速VOA控制電路，用于根據(jù)隨上行突發(fā)時隙變化的輸入電信號，動態(tài)調(diào)整加載在高速VOA上的控制信號；
所述高速V0A，用于根據(jù)加載的控制信號動態(tài)調(diào)整衰減值，控制不同時隙的上行光 信號實現(xiàn)輸出功率均衡。
該裝置進(jìn)一步包括第二分光器和第二光探測器，其中，
所述第二分光器，用于接收所述光放大器輸出的光信號，并按與第一分光器相同 的比例從所述光信號中分出一小部分光信號輸出給所述第二光探測器；
所述第二光探測器，用于將輸入的光信號轉(zhuǎn)換為電信號后輸出給所述增益控制電 路；
相應(yīng)的，所述增益控制電路用于，根據(jù)第一光探測器和第二光探測器輸出的電信 號相對大小，進(jìn)行AGC控制，動態(tài)調(diào)整加載在光放大器上的控制信號；
所述光放大器根據(jù)增益控制電路輸出的控制信號，動態(tài)調(diào)整增益大小。
所述光放大器進(jìn)一步包括增益平坦濾波器，用于使不同波長的輸入光信號實現(xiàn)增 益平坦。
所述第二光探測器將探測到的放大后波形失真的光信號轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)比例的電信 號輸出給所述高速VOA控制電路，所述高速VOA控制電路根據(jù)隨上行突發(fā)時隙變化的輸入 電信號，動態(tài)調(diào)整加載在高速VOA上的控制信號，使經(jīng)過放大后的突發(fā)信號波形失真減小。
所述高速VOA位于所述光放大器的輸入端或所述第二分光器輸出端。
本發(fā)明所提供了一種用于無源光網(wǎng)絡(luò)上行光信號的放大和動態(tài)調(diào)整方法及裝置， 根據(jù)對干線光纖鏈路中上行信號的實時檢測的結(jié)果，通過增益控制電路動態(tài)調(diào)整加載在光 放大器上的控制信號，實現(xiàn)對不同ONU的上行突發(fā)的光信號的放大及輸出功率均衡，能夠 有效的減小OLT側(cè)的AGC調(diào)整范圍，降低ONU和OLT設(shè)備的復(fù)雜度，也能夠使波長轉(zhuǎn)換器件 的輸入光功率始終保持在線形工作區(qū)之內(nèi)。


圖1為本發(fā)明一種光信號的放大和動態(tài)調(diào)整方法的流程圖一；
圖2為本發(fā)明實施例--的光信號的放大和動態(tài)調(diào)整裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖3為本發(fā)明實施例--中通過延時光纖同步調(diào)整的時序圖4為本發(fā)明實施例--的動態(tài)調(diào)整的時序圖5為本發(fā)明一種光信號的放大和動態(tài)調(diào)整方法的流程圖二；
圖6為本發(fā)明實施例二二的光信號的放大和動態(tài)調(diào)整裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖7為本發(fā)明實施例二二的動態(tài)調(diào)整的時序圖8為本發(fā)明實施例三Ξ的光信號的放大和動態(tài)調(diào)整裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖9為本發(fā)明實施例三Ξ的動態(tài)調(diào)整的時序圖10為本發(fā)明實施例四的光信號的放大和動態(tài)調(diào)整裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖
圖11為本發(fā)明實施例四的動態(tài)調(diào)整的時序圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)一步詳細(xì)闡述。
如果長距離無源光網(wǎng)絡(luò)的上行鏈路中使用的中繼放大器在對信號進(jìn)行放大的同時，又能夠使不同時隙的上行突發(fā)光信號輸出功率均衡，使OLT接收到的不同時隙的上行 突發(fā)光信號的峰值功率相近或相等，就能顯著降低OLT增益調(diào)整的技術(shù)難度，也無需在ONU 內(nèi)增加額外的輸出功率調(diào)整模塊，顯著減少設(shè)備成本。
由于目前的無源光網(wǎng)絡(luò)和下一代的無源光網(wǎng)絡(luò)(10G-EP0N和NG-EP0N)的下行信 號分別規(guī)劃在S波段(1490nm附近)和L波段(1580nm附近)，L波段屬于摻鉺光纖放大 器(EDFA，Erbium Doped Fiber Amplifier)的增益波長范圍，因此使用EDFA較為合適， S波段的放大需要使用增益帶寬相應(yīng)的半導(dǎo)體光放大器(SOA，Semiconductor Optical Amplifier)；目前的無源光網(wǎng)絡(luò)和下一代的無源光網(wǎng)絡(luò)(1OG-EPON和NG-EP0N)的上行信 號分別規(guī)劃在0波段(1260nm-1360nm)和0-波段(1260nm-1280nm)，因此可以使用該波段 的半導(dǎo)體光放大器或摻鐠光纖放大器(PDFA，Praseodymium Doped Fiber Amplifier)。當(dāng) 然，本發(fā)明并不對光放大器的類型進(jìn)行限定，如果隨著PON技術(shù)的發(fā)展，將上行波長遷移到 其他波段(例如C波段)，那么就應(yīng)該使用相應(yīng)波段的全光放大器。
對于無源光網(wǎng)絡(luò)的上行光信號，由于采用時分復(fù)用形式，因此時域上是一種突發(fā) 模式。半導(dǎo)體光放大器屬于快速響應(yīng)光器件，對突發(fā)模式的光信號能夠同步相應(yīng)，而稀土摻 雜光纖放大器屬于慢響應(yīng)器件，無法根據(jù)突發(fā)信號的變化放大時，需要使用不同的控制方 法。
基于上述的思想，如果采用的放大器為S0A，那么本發(fā)明所提供的一種對應(yīng)的光信 號的放大和動態(tài)調(diào)整方法，如圖1所示，主要包括以下步驟
步驟101，第一分光器按比例從上行突發(fā)的光信號中分出一小部分光信號，經(jīng)第 一光探測器轉(zhuǎn)換為電信號后輸出給高速增益控制電路，并將剩余的光信號輸出給光放大器 (即S0A)。SOA的工作模式為自動功率控制(APC，Automic Power Control)。該APC工作 模式能對上行突發(fā)信號峰值功率的變化實現(xiàn)高速響應(yīng)，從而使SOA放大后的不同突發(fā)時隙 的上行光信號實現(xiàn)輸出功率均衡。
來自O(shè)NU的上行突發(fā)的光信號進(jìn)入第一分光器后，按照比例被分為兩部分，其中 一小部分光信號輸出給第一光探測器，由第一光探測器通過光電轉(zhuǎn)換將得到的電信號輸出 給高速增益控制電路；剩余的光信號則被第一分光器輸出給光放大器。
步驟102，高速增益控制電路根據(jù)隨上行突發(fā)時隙變化的輸入電信號，動態(tài)調(diào)整加 載在光放大器上的控制信號。
由于光電轉(zhuǎn)換和增益控制調(diào)整需要一定的時間，因此，為了保證增益控制電路加 載的控制信號，以及第一分光器輸出的光信號同時到達(dá)光放大器，本發(fā)明可以在第一分光 器與光放大器之間設(shè)置一段延時光纖，使得第一分光器輸出的光信號經(jīng)過一段延時光纖傳 輸后再輸入光放大器；從而可以通過靈活調(diào)整延時光纖的長度，確保增益控制電路加載的 控制信號，以及第一分光器輸出的光信號同時到達(dá)光放大器，以實現(xiàn)同步調(diào)整。
步驟103，光放大器根據(jù)加載的控制信號動態(tài)調(diào)整增益值，使輸出的不同突發(fā)時隙 的上行光信號峰值功率相等，實現(xiàn)輸出功率均衡。
為了使得光放大器放大后的上行突發(fā)的光信號的峰值光功率始終保持在一個合 適的大小，本發(fā)明中還需要對光放大器輸出的光信號進(jìn)行反饋控制，具體為
第二分光器接收光放大器輸出的光信號，并按與第一分光器相同的比例從光信號 中分出一部分光信號，經(jīng)第二光探測器轉(zhuǎn)換為電信號后輸出給增益控制光信號中分出一部分光信號，經(jīng)第二光探測器轉(zhuǎn)換為電信號后輸出給增益控制電路；增益控制電路根據(jù)第一 光探測器和第二光探測器輸出的電信號相對大小，進(jìn)行APC控制，動態(tài)調(diào)整加載在光放大 器上的控制信號。
此外，由于經(jīng)過光放大器后會在輸出的光信號中引入自發(fā)輻射噪聲(ASE， Amplified Spontaneous Emission)，而第二光探測器無法識別信號和ASE，因此，光放大器 實際的增益值或輸出光功率與設(shè)定值會存在一定差別，從而需要補償這個差別。一種解決 途徑是，在第二光探測器之前加入帶通濾光片，然而由于無源光網(wǎng)絡(luò)中規(guī)定ONU發(fā)送的上 行突發(fā)的光信號允許有一定的波長范圍(幾十到一百納米)，因此，采用帶通濾光片的效果 不好。另一種解決途徑是，在增益控制電路中增加ASE預(yù)補償功能，即在增益控制電路中預(yù) 先設(shè)定每一組輸入和輸出信號所對應(yīng)的ASE補償值，在進(jìn)行增益控制時根據(jù)對應(yīng)的ASE補 償值進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。
由于實際的無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，ONU發(fā)送的上行光信號允許有一定的波長范圍 (幾十到一百納米)，而光放大器對于不同波長的入射光信號的放大能力正比于該波長的 ASE大小。要使光放大器對該范圍內(nèi)不同波長的入射光信號增益相同，需要在光放大器內(nèi)增 加增益平坦濾波器(GFF, Gain flatten filter)。
對應(yīng)圖1所示光信號的放大和動態(tài)調(diào)整方法，本發(fā)明所提供的一種光信號的放大 和動態(tài)調(diào)整裝置，包括第一分光器、第一光探測器、高速增益控制電路和光放大器，其中， 光放大器為S0A，工作模式為APC模式。第一分光器，用于按比例從上行突發(fā)的光信號中分 出一小部分光信號給第一光探測器，并將剩余的光信號輸出給光放大器。第一光探測器，用 于將輸入的上行突發(fā)時隙光信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號后輸出給高速增益控制電路。高速增 益控制電路，用于根據(jù)隨上行突發(fā)時隙變化的輸入電信號，動態(tài)調(diào)整加載在光放大器上的 控制信號。光放大器，用于根據(jù)加載的控制信號動態(tài)調(diào)整增益值，使輸出的不同突發(fā)時隙的 上行光信號峰值功率相等，實現(xiàn)輸出功率均衡。
該裝置還包括第二分光器和第二光探測器。第二分光器，用于接收光放大器輸出 的光信號，并按與第一分光器相同的比例從光信號中分出一小部分光信號輸出給第二光探 測器。第二光探測器，用于將輸入的光信號轉(zhuǎn)換為電信號后輸出給高速增益控制電路。相應(yīng) 的，高速增益控制電路還用于，根據(jù)第一光探測器和第二光探測器輸出的電信號相對大小， 進(jìn)行APC控制，動態(tài)調(diào)整加載在光放大器上的控制信號。
下面結(jié)合圖2，對上述光信號的放大和動態(tài)調(diào)整裝置的工作原理進(jìn)行說明。如圖 2所示，在本發(fā)明實施例一的光信號的放大和動態(tài)調(diào)整裝置中，多個ONU發(fā)送的上行突發(fā) 的光信號先經(jīng)過分光器1(即第一分光器)按比例分出一小部分光信號后輸出給光探測器 1 (即第一光探測器)，剩余的光信號經(jīng)過一段延時光纖后達(dá)到SOA的輸入端；光探測器1經(jīng) 過光電轉(zhuǎn)換后將得到的電信號輸出到增益控制電路，增益控制電路根據(jù)輸入的電信號，動 態(tài)調(diào)整加載在SOA上的泵浦電流，以對上行突發(fā)光信號進(jìn)行同步增益調(diào)整。
由于光電轉(zhuǎn)換和增益控制調(diào)整需要一段時間，因此，使經(jīng)過分光器1后剩余的光 信號先經(jīng)過一段延時光纖再輸入到S0A，通過調(diào)整延時光纖的長度就能夠確保與之對應(yīng)的 泵浦控制信號同時到達(dá)SOA以實現(xiàn)同步調(diào)整。同步調(diào)整的時序圖如圖3所示，來自O(shè)NU的 上行突發(fā)的光信號經(jīng)過一段延時光纖后產(chǎn)生控制時延，從而使得該光信號與泵浦控制信號 同步到達(dá)S0A。
此外，要使SOA放大后的上行突發(fā)光信號的峰值光功率到達(dá)一個合適的值，還要 對SOA輸出的光信號進(jìn)行反饋控制。在SOA的輸出端加入分光器2 (即第二分光器)，分出 與分光器1同比例的一部分光信號進(jìn)入光探測器2 (即第二光探測器)，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柡筝?入增益控制電路。由于，SOA屬于高速響應(yīng)光器件，因此，只需簡單地根據(jù)上行突發(fā)的光信 號的峰值功率變化，同步改變加載在SOA上的泵浦控制信號，就能夠?qū)崟r地改變SOA的增益 大小，從而使SOA輸出的突發(fā)光信號峰值功率不隨輸入的突發(fā)光信號峰值功率的改變而改 變。該增益控制電路采用APC工作模式，控制SOA將峰值光功率大小不同的輸入突發(fā)光信 號都放大到相等的峰值功率水平。
由于經(jīng)過SOA后會在輸出的光信號中引入ASE，而光探測器2無法識別信號和 ASE,因此光放大器實際的增益值或輸出光功率與設(shè)定值會存在一定差別。為了補償這個差 別，本發(fā)明的實施例一在增益控制電路中增加ASE預(yù)補償功能，即在增益控制電路中預(yù)先 設(shè)定每一組輸入和輸出信號所對應(yīng)的ASE補償值，在進(jìn)行增益控制時根據(jù)對應(yīng)的ASE補償 值進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。
由于實際的無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，ONU發(fā)送的上行光信號允許有一定的波長范圍 (幾十到一百納米)，而光放大器對于不同波長的入射光信號的放大能力正比于該波長的 ASE大小。要使光放大器對該范圍內(nèi)不同波長的入射光信號增益相同，需要在光放大器內(nèi)增 加增益平坦濾波器(GFF, Gain flatten filter)。
對應(yīng)本發(fā)明實施例一的動態(tài)調(diào)整的時序圖，如圖4所示，放大后的上行突發(fā)光信 號，相比放大前的上行突發(fā)光信號，實現(xiàn)了不同突發(fā)時隙的輸出功率均衡。
如果采用的放大器為稀土摻雜光纖放大器(如EDFA、PDFA等)，那么本發(fā)明所提 供的一種對應(yīng)的光信號的放大和動態(tài)調(diào)整方法，如圖5所示，主要包括以下步驟
步驟501，第一分光器按比例從上行突發(fā)的光信號中分出一小部分光信號，經(jīng)第 一光探測器轉(zhuǎn)換為電信號后輸出給增益控制電路和高速可變光衰減器(VOA，Variable Optical Attenuator)控制電路，并將剩余的光信號輸出給光放大器。光放大器的工作模式 為自動增益控制(AGC, Automic Gain Control)模式。
步驟502，高速VOA控制電路根據(jù)隨上行突發(fā)時隙變化的輸入電信號，動態(tài)調(diào)整加 載在高速VOA上的控制信號。
步驟503，高速VOA根據(jù)加載的控制信號動態(tài)調(diào)整衰減值，使輸出的不同突發(fā)時隙 的上行光信號峰值功率相等，實現(xiàn)輸出功率均衡。
由于光電轉(zhuǎn)換和增益控制調(diào)整需要一定的時間，因此，為了保證增益控制電路加 載的控制信號，以及第一分光器輸出的光信號同時到達(dá)光放大器，本發(fā)明可以在第一分光 器與光放大器之間設(shè)置一段延時光纖，使得第一分光器輸出的光信號經(jīng)過一段延時光纖傳 輸后再輸入光放大器；從而可以通過靈活調(diào)整延時光纖的長度，確保增益控制電路加載的 控制信號，以及第一分光器輸出的光信號同時到達(dá)光放大器，以實現(xiàn)同步調(diào)整。
進(jìn)一步的，如果要使得光放大器放大后的上行突發(fā)的光信號的峰值功率始終保持 在一個合適的大小，本發(fā)明中還需要對光放大器輸出的光信號進(jìn)行反饋控制，具體為第二 分光器接收光放大器輸出的光信號，并按與第一分光器相同的比例從光信號中分出一小部 分光信號，經(jīng)第二光探測器轉(zhuǎn)換為電信號后輸出給增益控制電路；增益控制電路根據(jù)第一 光探測器和第二光探測器輸出的電信號相對大小，進(jìn)行AGC控制，動態(tài)調(diào)整加載在光放大器上的控制信號；光放大器根據(jù)增益控制電路輸出的控制信號，動態(tài)調(diào)整增益大小，使輸出 的上行突發(fā)光信號的峰值光功率始終保持在一個合適的大小。
此外，由于經(jīng)過光放大器后會在輸出的光信號中引入ASE，而第二光探測器無法識 別信號和ASE，因此，光放大器實際的增益值或輸出光功率與設(shè)定值會存在一定差別，從而 需要補償這個差別。一種解決途徑是，在第二光探測器之前加入帶通濾光片，然而由于無源 光網(wǎng)絡(luò)中規(guī)定ONU發(fā)送的上行突發(fā)的光信號允許有一定的波長范圍(幾十到一百納米)，因 此，采用帶通濾光片的效果不好。另一種解決途徑是，在增益控制電路中增加ASE預(yù)補償功 能，即在增益控制電路中預(yù)先設(shè)定每一組輸入和輸出信號所對應(yīng)的ASE補償值，在進(jìn)行增 益控制時根據(jù)對應(yīng)的ASE補償值進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。
由于實際的無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，ONU發(fā)送的上行光信號允許有一定的波長范圍 (幾十到一百納米)，而光放大器對于不同波長的入射光信號的放大能力正比于該波長的 ASE大小。要使光放大器對該范圍內(nèi)不同波長的入射光信號增益相同，需要在光放大器內(nèi)增 加增益平坦濾波器(GFF, Gain flatten filter)。
對應(yīng)圖5所示光信號的放大和動態(tài)調(diào)整方法，本發(fā)明所提供的一種光信號的放大 和動態(tài)調(diào)整裝置，包括第一分光器、第一光探測器、增益控制電路、光放大器、高速VOA控 制電路和高速V0A，其中，光放大器為稀土摻雜光纖放大器，工作模式為AGC模式。第一分光 器，用于按比例從上行突發(fā)的光信號中分出一小部分光信號給所述第一光探測器，并將剩 余的光信號輸出給光放大器。第一光探測器，用于將輸入的上行突發(fā)時隙光信號轉(zhuǎn)換為相 應(yīng)的電信號后輸出給增益控制電路和高速VOA控制電路。增益控制電路，用于對光放大器 進(jìn)行增益控制。高速VOA控制電路，用于根據(jù)隨上行突發(fā)時隙變化的輸入電信號，動態(tài)調(diào)整 加載在高速VOA上的控制信號。高速V0A，用于根據(jù)加載的控制信號動態(tài)調(diào)整衰減值，控制 不同時隙的上行光信號實現(xiàn)輸出功率均衡。
該裝置進(jìn)一步包括第二分光器和第二光探測器。第二分光器，用于接收光放大器 輸出的光信號，并按與第一分光器相同的比例從光信號中分出一小部分光信號輸出給第二 光探測器。第二光探測器，用于將輸入的光信號轉(zhuǎn)換為電信號后輸出給增益控制電路。相 應(yīng)的，增益控制電路用于，根據(jù)第一光探測器和第二光探測器輸出的電信號相對大小，進(jìn)行 AGC控制，動態(tài)調(diào)整加載在光放大器上的控制信號。光放大器根據(jù)增益控制電路輸出的控制 信號，動態(tài)調(diào)整增益大小，使輸出的上行突發(fā)光信號的峰值光功率始終保持在一個合適的 大小。
下面以PDFA為例對圖5所示光信號的放大和動態(tài)調(diào)整裝置的工作原理進(jìn)行說明。 如圖6所示，在本發(fā)明實施例二的光信號的放大和動態(tài)調(diào)整裝置中，多個ONU發(fā)送的上行突 發(fā)的光信號先經(jīng)過分光器1按比例分出一小部分光信號后輸出給光探測器1，剩余的光信 號經(jīng)過一段延時光纖后達(dá)到PDFA的輸入端；光探測器1經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換后將得到的電信號輸 出到增益控制電路和高速VOA控制電路分別用以實現(xiàn)兩個功能。該電信號輸入到增益控制 電路，用以實現(xiàn)對PDFA的AGC功能；高速VOA控制電路接收到這個電信號并輸出相應(yīng)的高 速VOA驅(qū)動信號給高速VOA。PDFA放大后的光信號再經(jīng)過分光器2分出一小部分到光探測 器2。PDFA的增益控制電路根據(jù)光探測器1和光探測器2的接收到信號的相對大小，相應(yīng) 地調(diào)整PDFA的增益。增益控制電路不對每一個光信號進(jìn)行瞬態(tài)響應(yīng)，只響應(yīng)光信號的平均 光功率。由于接入ONU的數(shù)目也會影響上行信號的平均光功率，因此不適合使用APC模式，而應(yīng)該使用AGC工作模式。在AGC工作模式下，無論增加或減少ONU的個數(shù)，都不影響PDFA 對每一個ONU上行突發(fā)的光信號的增益。與第一實施例相類似，要使不同光功率大小的輸 入信號增益相同，增益控制電路要具備ASE預(yù)補償功能。增益設(shè)定的大小必須至少使最小 的上行突發(fā)的光信號也放大到所需要的峰值光功率水平。
對應(yīng)本發(fā)明實施例二的動態(tài)調(diào)整的時序圖，如圖7所示，在經(jīng)過AGC模式放大后原 來不同ONU的峰值光功率差異還是存在，但經(jīng)過高速VOA同步衰減后，各個ONU的上行突發(fā) 信號峰值光功率被調(diào)整到同一大小。
在圖6所示的實施例中，高速VOA放置在分光器2的輸出端，需要說明的是，高速 VOA也可以位于PDFA之前，對應(yīng)的實施例三如圖8所示。與實施例二不同點是，上行鏈路的 分光器1和PDFA之間設(shè)置高速V0A，高速VOA控制電路根據(jù)光探測器1輸出的電信號產(chǎn)生 相應(yīng)的高速VOA驅(qū)動信號輸出給高速VOA ；高速VOA根據(jù)高速VOA驅(qū)動信號對輸入的光信 號執(zhí)行衰減后輸出給PDFA。這樣，使得不同ONU的上行突發(fā)的光信號輸入到PDFA之前，峰 值光功率都衰減到相同水平，對應(yīng)的動態(tài)調(diào)整的時序圖如圖9所示。根據(jù)光探測器1和光 探測器2輸出的電信號相對大小，進(jìn)行AGC控制，動態(tài)調(diào)整加載在光放大器上的控制信號。 由于高速VOA會先對光放大器的輸入信號進(jìn)行衰減，因此，光探測器1探測到的光功率并非 真正輸入到光放大器的光功率，因此高速VOA控制電路需要輸出一個平均功率調(diào)整量至增 益控制電路，使其對輸出到光放大器的AGC控制信號進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。光放大器根據(jù)增益 控制電路輸出的控制信號，動態(tài)調(diào)整增益大小，使輸出的上行突發(fā)光信號的峰值光功率始 終保持在一個合適的大小。
由于稀土摻雜光纖放大器增益調(diào)整的慢響應(yīng)特點，突發(fā)信號經(jīng)過AGC工作模式放 大后，輸出信號會出現(xiàn)失真，即突發(fā)信號的前后沿會有峰值功率差，這是因為突發(fā)信號的前 沿消耗的稀土摻雜光纖上能級粒子得不到及時的補充所引起的。該峰值功率差的大小與突 發(fā)信號的間隔，寬度，放大器的增益值等因素都有關(guān)系。如果將圖6所示的實施例中高速 VOA控制電路的輸入信號改為光探測器2接收到的經(jīng)過放大后失真的上行信號，并使其輸 出相應(yīng)的高速VOA驅(qū)動信號，對應(yīng)的實施例四如圖10所示，就能使經(jīng)過VOA衰減后的上行 突發(fā)信號失真度減小，對應(yīng)的動態(tài)調(diào)整的時序圖如圖11所示。
以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種光信號的放大和動態(tài)調(diào)整方法，其特征在于，該方法包括第一分光器按比例從上行突發(fā)的光信號中分出一小部分光信號，經(jīng)第一光探測器轉(zhuǎn)換 為電信號后輸出給高速增益控制電路，并將剩余的光信號輸出給光放大器；所述光放大器 為半導(dǎo)體光放大器S0A，工作模式為自動功率控制APC模式，所述APC工作模式能夠?qū)ν话l(fā) 信號實現(xiàn)高速響應(yīng)；所述高速增益控制電路根據(jù)隨上行突發(fā)時隙變化的輸入電信號，動態(tài)調(diào)整加載在光放 大器上的控制信號；所述光放大器根據(jù)加載的控制信號動態(tài)調(diào)整增益值，使輸出的不同突發(fā)時隙的上行光 信號峰值功率相等，實現(xiàn)輸出功率均衡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述光信號的放大和動態(tài)調(diào)整方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包 括對所述光放大器輸出的光信號進(jìn)行反饋控制，具體為第二分光器接收光放大器輸出的光信號，并按與第一分光器相同的比例從所述光信號 中分出一小部分光信號，經(jīng)第二光探測器轉(zhuǎn)換為電信號后輸出給所述高速增益控制電路；所述高速增益控制電路根據(jù)第一光探測器和第二光探測器輸出的電信號相對大小，進(jìn) 行APC控制，動態(tài)調(diào)整加載在光放大器上的控制信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述光信號的放大和動態(tài)調(diào)整方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包 括所述高速增益控制電路對輸出的控制信號進(jìn)行自發(fā)輻射噪聲ASE預(yù)補償。
4.一種光信號的放大和動態(tài)調(diào)整方法，其特征在于，該方法包括第一分光器按比例從上行突發(fā)的光信號中分出一小部分光信號，經(jīng)第一光探測器轉(zhuǎn)換 為電信號后輸出給增益控制電路和高速可變光衰減器VOA控制電路，并將剩余的光信號輸 出給光放大器；所述光放大器為稀土摻雜光纖放大器，工作模式為自動增益控制AGC模式；所述高速VOA控制電路根據(jù)隨上行突發(fā)時隙變化的輸入電信號，動態(tài)調(diào)整加載在高速 VOA上的控制信號；所述高速VOA根據(jù)加載的控制信號動態(tài)調(diào)整衰減值，使輸出的不同突發(fā)時隙的上行光 信號峰值功率相等，實現(xiàn)輸出功率均衡。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述光信號的放大和動態(tài)調(diào)整方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包 括對所述光放大器輸出的光信號進(jìn)行反饋控制，具體為第二分光器接收光放大器輸出的光信號，并按與第一分光器相同的比例從所述光信號 中分出一小部分光信號，經(jīng)第二光探測器轉(zhuǎn)換為電信號后輸出給所述增益控制電路；所述增益控制電路根據(jù)第一光探測器和第二光探測器輸出的電信號相對大小，進(jìn)行 AGC控制，動態(tài)調(diào)整加載在光放大器上的控制信號；所述光放大器根據(jù)增益控制電路輸出的控制信號，動態(tài)調(diào)整增益大小。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述光信號的放大和動態(tài)調(diào)整方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包 括所述增益控制電路對輸出的控制信號進(jìn)行ASE預(yù)補償。
7.根據(jù)權(quán)利要求4、或5、或6所述光信號的放大和動態(tài)調(diào)整方法，其特征在于，該方法 進(jìn)一步包括所述高速VOA在所述第二分光器輸出端，對不同時隙的上行光信號的衰減值 進(jìn)行動態(tài)調(diào)整。
8.根據(jù)權(quán)利要求4、或5、或6所述光信號的放大和動態(tài)調(diào)整方法，其特征在于，該方法 進(jìn)一步包括所述高速VOA在所述光放大器之前，對不同時隙的上行光信號的衰減值進(jìn)行動態(tài)調(diào)整。
9.根據(jù)權(quán)利要求4、或5、或6所述光信號的放大和動態(tài)調(diào)整方法，其特征在于，該方法 進(jìn)一步包括所述第二光探測器將探測到的放大后波形失真的突發(fā)光信號轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)比例 的電信號輸出給所述高速VOA控制電路，所述高速VOA控制電路根據(jù)隨上行突發(fā)時隙變化 的輸入電信號，動態(tài)調(diào)整加載在高速VOA上的控制信號，使經(jīng)過放大后的突發(fā)信號波形失 真減小。
10.一種光信號的放大和動態(tài)調(diào)整裝置，其特征在于，該裝置包括第一分光器、第一 光探測器、高速增益控制電路和光放大器，其中，所述光放大器為S0A，工作模式為APC模 式；所述第一分光器，用于按比例從上行突發(fā)的光信號中分出一小部分光信號給所述第一 光探測器，并將剩余的光信號輸出給光放大器；所述第一光探測器，用于將輸入的上行突發(fā)時隙光信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號后輸出給 所述高速增益控制電路；所述高速增益控制電路，用于根據(jù)隨上行突發(fā)時隙變化的輸入電信號，動態(tài)調(diào)整加載 在所述光放大器上的控制信號；所述光放大器，用于根據(jù)加載的控制信號動態(tài)調(diào)整增益值，使輸出的不同突發(fā)時隙的 上行光信號峰值功率相等，實現(xiàn)輸出功率均衡。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述光信號的放大和動態(tài)調(diào)整裝置，其特征在于，該裝置進(jìn)一步 包括第二分光器和第二光探測器，其中，所述第二分光器，用于接收所述光放大器輸出的光信號，并按與第一分光器相同的比 例從所述光信號中分出一小部分光信號輸出給所述第二光探測器；所述第二光探測器，用于將輸入的光信號轉(zhuǎn)換為電信號后輸出給所述高速增益控制電路；相應(yīng)的，所述高速增益控制電路進(jìn)一步用于，根據(jù)第一光探測器和第二光探測器輸出 的電信號相對大小，進(jìn)行APC控制，動態(tài)調(diào)整加載在光放大器上的控制信號。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述光信號的放大和動態(tài)調(diào)整裝置，其特征在于，所述光放 大器進(jìn)一步包括增益平坦濾波器，用于使不同波長的輸入光信號實現(xiàn)增益平坦。
13.一種光信號的放大和動態(tài)調(diào)整裝置，其特征在于，該裝置包括第一分光器、第一 光探測器、增益控制電路、光放大器、高速VOA控制電路和高速V0A，其中，所述光放大器為 稀土摻雜光纖放大器，工作模式為AGC模式；所述第一分光器，用于按比例從上行突發(fā)的光信號中分出一小部分光信號給所述第一 光探測器，并將剩余的光信號輸出給光放大器；所述第一光探測器，用于將輸入的上行突發(fā)時隙光信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號后輸出給 所述增益控制電路，或輸出給所述增益控制電路和高速VOA控制電路； 所述增益控制電路，用于對所述光放大器進(jìn)行AGC增益控制； 所述高速VOA控制電路，用于根據(jù)隨上行突發(fā)時隙變化的輸入電信號，動態(tài)調(diào)整加載 在高速VOA上的控制信號；所述高速V0A，用于根據(jù)加載的控制信號動態(tài)調(diào)整衰減值，控制不同時隙的上行光信號 實現(xiàn)輸出功率均衡。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述光信號的放大和動態(tài)調(diào)整裝置，其特征在于，該裝置進(jìn)一步 包括第二分光器和第二光探測器，其中，所述第二分光器，用于接收所述光放大器輸出的光信號，并按與第一分光器相同的比 例從所述光信號中分出一小部分光信號輸出給所述第二光探測器；所述第二光探測器，用于將輸入的光信號轉(zhuǎn)換為電信號后輸出給所述增益控制電路；相應(yīng)的，所述增益控制電路用于，根據(jù)第一光探測器和第二光探測器輸出的電信號相 對大小，進(jìn)行AGC控制，動態(tài)調(diào)整加載在光放大器上的控制信號；所述光放大器根據(jù)增益控制電路輸出的控制信號，動態(tài)調(diào)整增益大小。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述光信號的放大和動態(tài)調(diào)整裝置，其特征在于，所述光放 大器進(jìn)一步包括增益平坦濾波器，用于使不同波長的輸入光信號實現(xiàn)增益平坦。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述光信號的放大和動態(tài)調(diào)整裝置，其特征在于，所述第二光探 測器將探測到的放大后波形失真的光信號轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)比例的電信號輸出給所述高速VOA 控制電路，所述高速VOA控制電路根據(jù)隨上行突發(fā)時隙變化的輸入電信號，動態(tài)調(diào)整加載 在高速VOA上的控制信號，使經(jīng)過放大后的突發(fā)信號波形失真減小。
17.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述光信號的放大和動態(tài)調(diào)整裝置，其特征在于，所述高速 VOA位于所述光放大器的輸入端或所述第二分光器輸出端。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光信號的放大和動態(tài)調(diào)整方法，包括第一分光器按比例從上行突發(fā)的光信號中分出一小部分光信號，經(jīng)第一光探測器轉(zhuǎn)換為電信號后輸出給高速增益控制電路，并將剩余的光信號輸出給光放大器；高速增益控制電路根據(jù)隨上行突發(fā)時隙變化的輸入電信號，動態(tài)調(diào)整加載在光放大器上的控制信號；光放大器根據(jù)加載的控制信號動態(tài)調(diào)整增益值，使輸出的不同突發(fā)時隙的上行光信號峰值功率相等，實現(xiàn)輸出功率均衡。通過本發(fā)明，能夠使不同光網(wǎng)絡(luò)單元的上行突發(fā)光信號經(jīng)過放大后峰值光功率相近或相等，實現(xiàn)輸出功率均衡。
文檔編號H04B10/294GK102035596SQ20091009316
公開日2011年4月27日 申請日期2009年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月25日
發(fā)明者何子安, 朱松林, 蘇婕 申請人:中興通訊股份有限公司